矽烷偶聯劑

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矽烷偶聯劑的應用大致可歸納為三個方面：
表面處理
能改善玻璃纖維和樹脂的粘合性能，大大提高玻璃纖維增強復合材料的強度、電氣、抗水、抗氣候等性能，即使在濕態時，它對復合材料機械性能的提高，效果也十分顯著。在玻璃纖維中使用矽烷偶聯劑已相當普遍，用於這壹方面的矽烷偶聯劑約占其消耗總量的50%，其中用得較多的品種是乙烯基矽烷、氨基矽烷、甲基丙烯酰氧基矽烷等。
填充塑料
可預先對填料進行表面處理，也可直接加入樹脂中。能改善填料在樹脂中的分散性及粘合力，改善無機填料與樹脂之間的相容性，改善工藝性能和提高填充塑料（包括橡膠）的機械、電學和耐氣候等性能。
用作密封劑、粘接劑和塗料的增粘劑
能提高它們的粘接強度、耐水、耐氣候等性能。 矽烷偶聯劑往往可以解決某些材料長期以來無法粘接的難題。矽烷偶聯劑作為增粘劑的作用原理在於它本身有兩種基團；壹種基團可以和被粘的骨架材料結合；而另壹種基團則可以與高分子材料或粘接劑結合，從而在粘接界面形成強力較高的化學鍵，大大改善了粘接強度。矽烷偶聯劑的應用壹般有三種方法：壹是作為骨架材料的表面處理劑；二是加入到粘接劑中，三是直接加入到高分子材料中。從充分發揮其效能和降低成本的角度出發，前兩種方法較好。

矽烷偶聯劑選用原則
在矽烷偶聯劑的兩類性能互異的基團中，以 Y基團最重要，它直接決定矽烷偶聯劑的應用效果。只有當 Y 基團能和對應的基體樹脂起反應時，才能提高有機膠粘劑的粘接強度。壹般要求 Y 基團能與樹脂相溶並能起偶聯反應，所以對於不同的樹脂，必須選擇含適當 Y 基團的矽烷偶聯劑。
當Y為無反應性的烷基或芳基時，對極性樹脂是不起作用的，但可用於非極性樹脂，如矽橡膠、聚苯乙烯等的膠接中。當Y含反應性官能基，要註意它與所用樹脂的反應性及相容性。當Y含氨基時，是屬於催化性的，能在酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛的聚合中作催化劑，也可作為環氧和聚氨酯樹脂的固化劑，這時偶聯劑完全參與反應，形成新鍵。氨基矽烷類的偶聯劑是屬於通用型的,幾乎能與各種樹脂起偶聯作用，但聚酯樹脂例外。x 基團的種類對偶聯效果沒有影響。因此，根據Y基團中反應基的種類，矽烷偶聯劑也分別稱為乙烯基矽烷、氨基矽烷、環氧基矽烷、巰基矽烷和甲基丙烯酰氧基矽烷等，這幾種有機官能團矽烷是最常用的矽烷偶聯劑。

矽烷偶聯劑使用方法
1.表面預處理法
將矽烷偶聯劑配成 0.5～1%濃度的稀溶液，使用時只需在清潔的被粘表面塗上薄薄的壹層，幹燥後即可上膠。所用溶劑多為水、醇（甲氧基矽烷選擇甲醇，乙氧基矽烷選擇乙醇）、或水醇混合物，並以不含氟離子的水及價廉無毒的乙醇、異丙醇為宜。除氨烴基矽烷外，由其它矽烷偶聯劑配制的溶液均需加入醋酸作水解催化劑，並將pH值調至3.5～5.5。長鏈烷基及苯基矽烷由於穩定性較差，不宜配成水溶液使用。氯矽烷及乙氧基矽烷水解過程中伴隨有嚴重的縮合反應，也不宜配成水溶液或水醇溶液使用，而多配成醇溶液使用。水溶性較差的矽烷偶聯劑，可先加入 0.1～0.2%(質量分數)的非離子型表面活性劑，然後再加水加工成水乳液使用。
2.遷移法
將矽烷偶聯劑直接加入到膠粘劑組分中，壹般加入量為基體樹脂量的 1～5%。塗膠後依靠分子的擴散作用，偶聯劑分子遷移到粘接界面處產生偶聯作用。對於需要固化的膠粘劑，塗膠後需放置壹段時間再進行固化，以使偶聯劑完成遷移過程，方能獲得較好的效果。
實際使用時，偶聯劑常常在表面形成壹個沈積層，但真正起作用的只是單分子層，因此，偶聯劑用量不必過多。
矽烷偶聯劑的使用方法主要有表面預處理法和直接加入法，前者是用稀釋的偶聯劑處理填料表面，後者是在樹脂和填料預混時，加入偶聯劑的原液。
矽烷偶聯劑配成溶液，有利於矽烷偶聯劑在材料表面的分散，溶劑是水和醇配制成的溶液，溶液壹般為矽烷（20%）、醇（72%）、水（8%），醇壹般為乙醇（對乙氧基矽烷）甲醇（對甲氧基矽烷）及異丙醇（對不易溶於乙醇、甲醇的矽烷）因矽烷水解速度與PH值有關，中性最慢，偏酸、偏堿都較快，因此壹般需調節溶液的PH值，除氨基矽烷外，其他矽烷可加入少量醋酸，調節PH值至4—5，氨基矽烷因具堿性，不必調節。因矽烷水解後，不能久存，最好現配現用，最好在壹小時內用完。
矽烷偶聯劑具體應用
下面是壹些具體應用，以供用戶參考：
預處理填料法
將填料放入固體攪拌機(高速固體攪拌機HENSHEL（亨舍爾）或V型固體攪拌機等)，並將上述矽烷溶液直接噴灑在填料上並攪拌，轉速越高，分散效果越好。壹般攪拌在10—30分鐘（速度越慢，時間越長），填料處理後應在120攝氏度烘幹（2小時）。
水溶液
（玻纖表面處理劑）：玻纖表面處理劑常含有：成膜劑、抗靜電劑、表面活性劑、偶聯劑、水。偶聯劑用量壹般為玻纖表面處理劑總量的0.3%—2%，將5倍水溶液首先用有機酸或鹽將PH值調至壹定值，在充分攪拌下，加入矽烷直到透明，然後加入其余組份，對於難溶的矽烷，可用異丙醇助溶。在拉絲過程中將玻纖表面處理劑噴灑在玻纖上幹燥，除去溶劑及水份即可。
底面法
將5%—20%的矽烷偶聯劑的溶液同上面所述，通過塗、刷、噴，浸漬處理基材表面，取出室溫晾幹24小時，最好在120℃下烘烤15分鐘。
直接加入法
矽烷亦可直接加入填料/樹脂的混合物中，在樹脂及填料混合時，矽烷可直接噴灑在混料中。偶聯劑的用量壹般為填料用量的0.1%—2%，（根據填料直徑尺寸決定）。然後將加過矽烷的樹脂/填料進行模塑（擠出、壓塑、塗覆等）。

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